民航概论课件：飞行基本原理

飞行基本原理民用航空器飞机升力的产生飞机的飞行控制

飞行基本原理——飞机升力的产生任何物体只要和空气之间产生相对运动，空气就会对它产生作用力，这个力就是空气动力。1、伯努力定理DanielBernoulli,1700-1782.连续性截面小，流速大，静压小截面大，流速小，静压大

飞行基本原理——飞机升力的产生1、伯努力定理

p:静压

:动压pt:总压

AVPAVP

飞行基本原理——飞机升力的产生1、伯努力定理V

飞行基本原理——飞机升力的产生2、伯努力定理的应用—伯努力定理在大气中的使用

飞行基本原理——飞机升力的产生山谷里的风通常比平原大高楼大厦之间的对流通常比空旷地带大2、伯努力定理的应用—伯努力定理在大气中的使用河水在河道窄的地方流得快，河道宽的地方流得慢

飞行基本原理——飞机升力的产生2、伯努力定理的应用—机翼上的升力相对运动---实际上是物体在空气中运动，但为了研究方便，我们假设物体不动，空气以相同的速度从相反方向流过来。这两种运动中物体所受空气给它的作用力是一样的。

飞行基本原理——飞机升力的产生2、伯努力定理的应用—机翼上的升力流线---是流场中一条空间曲线，在该曲线上流体微团的速度与曲线在该点的切线重合。

飞行基本原理——飞机升力的产生翼型---就是把机翼沿平行机身纵轴方向切下的剖面,机翼的翼型是流线型的,上表面弯曲大,下表面弯曲小或者是平面翼型的最前一点叫作前缘点翼型的最后一点叫作后缘点前缘点和后缘点的连线叫翼弦迎角---是翼弦和相对气流方向的夹角.翼弦向上形成正迎角,向下为负迎角

飞行基本原理——飞机升力的产生前缘点后缘点翼弦弦长迎角飞行方向相对气流2、伯努力定理的应用—机翼上的升力相同的时间，相同的起点和终点，小狗的速度和人的速度哪一个更快？起点终点

飞行基本原理——飞机升力的产生2、伯努力定理的应用—机翼上的升力

飞行基本原理——飞机升力的产生2、伯努力定理的应用—机翼上的升力当机翼表面压强低于大气压，称为吸力。当机翼表面压强高于大气压，称为压力。

飞行基本原理——飞机升力的产生失速---中小迎角时，随着迎角的增加，升力系数也增加，当迎角增大到某一个值，升力系数达到最大，之后迎角再增加，升力系数减小，这时就是失速了。

飞行基本原理——飞机升力的产生

飞行基本原理——飞机升力的产生2、伯努力定理的应用—机翼上的升力

飞行基本原理——飞机升力的产生飞行方向2、伯努力定理的应用—飞机上作用的力作用在飞机上的空气动力，垂直于速度方向的分量是升力，平行于速度方向的分量就是阻力。

飞行基本原理——飞机升力的产生2、伯努力定理的应用—飞机上作用的力LIFTTHRUSTWEIGHTDRAG

飞行基本原理——飞机升力的产生2、伯努力定理的应用—飞机上作用的力

飞行基本原理——飞机升力的产生影响升力的因素:机翼面积S大气密度ρ飞机空速v升力系数CL飞机的阻力

飞行基本原理——飞机升力的产生按照物理成因阻力可以分为:摩擦阻力压差阻力诱导阻力干扰阻力激波阻力（高速飞行时产生）摩擦阻力---由于空气具有粘性，当它流过飞机表面时，在飞机表面形成较大的速度梯度，从而产生的阻力。附面层99%v

飞行基本原理——飞机升力的产生压差阻力---空气绕流飞机时前后形成的压力差的阻力，它也是由于粘性造成的。如果没有粘性，压力分布不会造成这种阻力。

飞行基本原理——飞机升力的产生机身和机翼机身和尾翼机翼和发动机短舱机翼和副油箱摩擦阻力、压差阻力和干扰阻力通称为废阻力干扰阻力---由飞机不同部分结合引起的气流干扰而产生的。

飞行基本原理——飞机升力的产生诱导阻力---由于产生升力，翼面上方压力小而下方压力大，空气在翼尖从下翼面绕过翼尖流向上翼面形成涡流，从而产生诱导阻力。

飞行基本原理——飞机升力的产生翼尖小翼（winglet）

飞行基本原理——飞机升力的产生

飞行基本原理——飞机升力的产生激波阻力激波---当物体的运动速度等于或大于音速时，物体前方形成一层剧烈压缩的空气气层，这里空气密度急剧增加，阻力迅速增大，这种现象叫做激波。急剧增大的阻力称为激波阻力，也叫音障。

飞行基本原理——飞机升力的产生空气在通过激波时，受到薄薄一层稠密空气的阻滞，使得气流速度急骤降低，由阻滞产生的热量来不及散布，于是加热了空气。加热所需的能量由消耗的动能而来。在这里，能量发生了转化--由动能变为热能。动能的消耗表示产生了一种特别的阻力。从能量的观点来看，波阻就是这样产生的。2、伯努力定理的应用—高速飞行的问题马赫数---飞行速度与音速的比值称为马赫数.用M表示.

M小于0.4的飞机一般称为低速飞机M在0.4-0.9的飞机称为亚音速飞机，其中0.75-0.9之间,称为高亚音速飞机M在0.9-1.2的范围时称为跨音速区域,没有飞机专门在这个区域飞行M在1.3以上飞行的飞机称为超音速飞机

飞行基本原理——飞机升力的产生

飞行基本原理——飞机升力的产生临界马赫数---飞机产生局部激波时的飞行马赫数，即飞机表面速度最大点的M=1时的飞行马赫数。阻力突然增大2、伯努力定理的应用—高速飞行的问题采用后掠翼可以提高下临界马赫数！

飞行基本原理——飞机升力的产生2、伯努力定理的应用—高速飞行的问题翼尖先失速？？

飞行基本原理——飞机升力的产生2、伯努力定理的应用—高速飞行的问题1969年美国国家航空航天局（NASA）兰利研究中心的理查德.惠特科姆运用理论方法设计出超临界翼型，特点是前缘钝圆，上表面平坦，下表面在后缘处有反凹，且后缘较薄并向下弯曲。与普通翼型相比可提高临界马赫数0.06-0.1。

飞行基本原理——飞机升力的产生2、伯努力定理的应用—高速飞行的问题波音757采用了超临界翼型

飞行基本原理——飞机升力的产生突破音障

飞行基本原理——飞机升力的产生

飞行基本原理民用航空器飞机升力的产生飞机的飞行控制1、飞机的平衡机体坐标轴—纵轴、横轴、立轴

飞行基本原理——飞机的飞行控制（1）俯仰平衡绕横轴的转动称为俯仰获得俯仰平衡的条件

飞行基本原理——飞机的飞行控制（2）方向平衡获得方向平衡的条件绕立轴的转动称为偏航

飞行基本原理——飞机的飞行控制（3）横侧平衡绕纵轴的转动称为滚转获得横侧平衡的条件

飞行基本原理——飞机的飞行控制1、飞机的平衡TD

飞行基本原理——飞机的飞行控制LTGDGLD上升下降受力分析1、飞机的平衡

飞行基本原理——飞机的飞行控制2、飞机的稳定性稳定性---飞机在受到外界扰动偏离其平衡位置之后，不需要驾驶员干预，能够自动恢复到原来的平衡状态，飞机就是具有稳定性的。(c)负稳定性(b)中性稳定(a)正稳定性

飞行基本原理——飞机的飞行控制（1）飞机的稳定性—纵向稳定性（绕横轴的稳定性）飞机具有稳定性飞机不具有稳定性飞机具有中立稳定性

飞行基本原理——飞机的飞行控制气动中心在重心之后水平尾翼

飞行基本原理——飞机的飞行控制（2）飞机的稳定性—方向稳定性（绕立轴的稳定性）方向稳定力矩主要是在飞机出现侧滑时由垂尾产生的垂直尾翼

飞行基本原理——飞机的飞行控制（3）飞机的稳定性—横侧稳定性（绕纵轴的稳定性）上反角后掠角垂直尾翼

飞行基本原理——飞机的飞行控制侧滑方向侧力力臂垂尾侧力

飞行基本原理——飞机的飞行控制3、飞机的操纵性

飞行基本原理——飞机的飞行控制

飞行基本原理——飞机的飞行控制(1)俯仰操纵——升降舵后拉杆，升降舵后缘上偏，产生上仰力矩，飞机抬头。前推杆，升降舵后缘下偏，产生下俯力矩，飞机低头。俯仰操纵拉杆升降舵上偏

飞行基本原理——飞机的飞行控制

飞行基本原理——飞机的飞行控制(2)方向操纵——方向舵蹬左舵，方向舵左偏，产生左转力矩，机